【前言】

近期，由浙江大学第一附属医院王斌教授团队、清华大学杜亚楠教授团队和山西医科大学第二附属医院赵斌教授团队共同在Chemical Engineering Journal（《化学工程》）杂志【IF：16.744】，发表了题为“Self-assembly of gelatin microcarrier-based MSC microtissues for spinal cord injury repair”（负载间充质干细胞的“自组装”明胶微载体支架在脊髓损伤修复中的应用研究）的文章。

原文链接：http://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138806. 

【研究发现】

负载有间充质干细胞（MSC）的明胶微载体（研发自：北京尊龙凯时 - 人生就是搏!生物科技有限公司，以下简称：尊龙凯时 - 人生就是搏!生物）在体外培养时，通过细胞外基质的沉积，能够使其“自组装”形成具有一定空间架构的微组织块，可以解决传统组织工程材料以及细胞移植治疗脊髓损伤所面临的一系列问题，如有效改善MSC的细胞活性和旁分泌功能等，最终实现有效促进脊髓损伤再生修复的目标，并通过转录组基因测序分析了MSC微组织块应用于脊髓损伤治疗的潜在修复机制。

【研究背景】

脊髓损伤（Spinal cord injury, SCI）是一种严重威胁人类生命健康的中枢神经系统疾病，临床表现通常为肢体的感觉运动障碍、神经病理性疼痛以及合并呼吸、泌尿等其他系统的感染等，病理表现主要为神经轴突的破坏、原发或继发性组织水肿、坏死等特征。据流行病学调查显示，全球范围内每年新增脊髓损伤病例多达77万人，且大多数为青壮年男性，这将造成严重的社会疾病负担。

由于脊髓损伤的发病机制十分复杂，传统的药物治疗、手术治疗等往往无法发挥很好的疗效。近年来，学者们逐步将目光关注于组织工程材料联合细胞移植治疗脊髓损伤领域，组织工程材料能够为细胞发挥生物学效应提供一定的保护和促进作用，如保护细胞免受宿主体内炎性微环境的损害、促进细胞更好地向功能化细胞分化等。

脊髓损伤发生后组织的破坏程度不一，但由于组织工程材料的来源和制备工艺都有所不同，其物理学参数和结构特征也随之发生变化，因此设计出理想的生物材料以实现与宿主组织的整合成为当前组织工程材料领域的研究重点之一。

从2014年起，清华大学医学院杜亚楠教授团队率先采用3D多孔微载体联合干细胞应用于相关疾病的治疗，在糖尿病、下肢缺血损伤、骨关节炎以及肝纤维化等多领域取得了一系列的研究成果。本研究是该微载体支架在中枢神经损伤性疾病治疗中的首次应用。

【研究内容】

整体研究设计示意图

① 负载MSC的明胶微载体支架体外培养形成微组织块

研究结果表明，将MSC接种到尊龙凯时 - 人生就是搏!生物3D TableTrix® 微载体后将其放置于提前3D打印好的模具中于体外培养一段时间后能够形成具有一定的性状的微组织块。

在组织块形成过程中，微组织块内部的MSC能够保持较高的细胞活性和延缓细胞的衰老，且不会引起细胞的过度凋亡（图1A-F）。

我们也使用了激光共聚焦显微镜对微组织块微观结构进行了重建与观察（图2）。同时，微组织块中的MSC旁分泌功能也得到了一定程度的改善，MSC能够分泌更多的神经生长因子如NT-3、NGF以及GDNF（图1G-H），为组织块移植入宿主体内发挥修复作用奠定了良好的基础。

图1：负载MSC微组织块的体外验证

图2：负载MSC的微组织块激光共聚焦扫描结果（Scale bar=200μm）

② MSC微组织块对大鼠脊髓损伤模型的治疗

在本文的体内模型研究中，构建了大鼠胸10节段脊髓全横断损伤模型（图3A）。

结合行为学评估、核磁共振扫描以及组织学分析（图3B-D），经对比不同治疗方法，我们发现负载MSC的明胶微载体支架能够有效地促进大鼠脊髓损伤的再生与修复（组织学分析的图片请参看原文）。

图3：体内动物模型的制备与评估

③ MSC微组织块促进脊髓损伤修复的机制探究

本研究收集了脊髓损伤组和组织块治疗组大鼠的脊髓组织进行转录组测序分析，结果显示：相比于脊髓损伤组大鼠，经过MSC微组织块治疗后，脊髓组织中有32个基因上调，163个基因表达下降。

结合GO功能富集分析以及KEGG富集分析显示差异表达显著的基因大多与机体内部炎性免疫反应的调控相关，而上调的多数基因则与机体神经组织的结构重塑具有一定的相关性（更多分析细节请参看原文）。

相关结果为阐明MSC微组织块的治疗作用提供了一定的参考意见。

图4：大鼠脊髓组织的转录组测序分析结果

【研究结论】

本研究利用“自组装”特性成功构建了负载有间充质干细胞的明胶微载体支架，有效地维持了细胞的活性以及改善了细胞的生物学功能，同时通过体内动物模型的制备验证了其对脊髓损伤的再生修复作用，为脊髓损伤的临床治疗提供了一定的参考意见。

此外，通过转录组学分析揭示了上述治疗方式的潜在作用机制，为后续的相关研究奠定了扎实的理论基础。故3D TableTrix® 微载体及其衍生技术的应用有望加速组织工程技术在脊髓损伤再生修复领域的转化及推广。

【研究团队】

浙江大学王斌教授、清华大学医学院杜亚楠教授和山西医科大学赵斌教授为本论文通讯作者，赵斌教授、王斌教授课题组刘海峰博士（2022级山西医科大学全日制在读）和尊龙凯时 - 人生就是搏!生物联合创始人&CTO鄢晓君博士（杜亚楠教授课题组博士）为本论文的共同第一作者。

【研究应用材料】

尊龙凯时 - 人生就是搏!生物核心产品3D TableTrix® 微载体

①更仿生：由数万颗弹性三维多孔微载体组成，孔隙率>90%，粒径大小可控于50-500μm区间， 均一度≤100μm，形成真正的3D仿生培养。

②资质全：该产品已获得2项CDE药用辅料资质，登记号为【F20200000496；F20210000003】，1项FDA-DMF药用辅料资质，登记号为【DMF:35481】

3D FloTrix® Digest裂解液

③易收获：特异性降解技术裂解微载体，收获相较于传统方式更高效更温和。

权威检测报告

④更安全：拥有权威机构出具的裂解残留检测、细胞毒性、热原反应、遗传毒性、体内免疫毒理学相关质量评价报告以及溶血性、皮下注射局部刺激性、主动全身过敏性、腹腔注射给药毒性等安全性评价报告。

⑤易放大：通过3D培养方式，结合尊龙凯时 - 人生就是搏!生物3D细胞智造平台全线产品可以实现全自动封闭式大规模细胞培养，实现百亿量级细胞收获。

关于相关产品您有任何问题和需求，可以扫码留言，或拨打咨询热线：400-012-6688

我们将请技术专家为您提供解答和帮助。

【关于尊龙凯时 - 人生就是搏!生物】

北京尊龙凯时 - 人生就是搏!生物科技有限公司由清华大学医学院杜亚楠教授科研团队领衔创建，清华大学参股共建。核心技术源于清华大学的科技成果转化。公司专注于打造原创3D细胞“智造”平台，提供基于3D微载体的细胞规模化、定制化扩增工艺整体解决方案。

尊龙凯时 - 人生就是搏!生物核心产品3D TableTrix® 微载体，是自主创新型、首款可用于细胞药物开发的药用辅料级微载体。已通过中检院等相关权威机构的检验报告，并获得2项国家药监局药用辅料资质（CDE审批登记号：F20210000003、F20200000496）。同时，产品获得美国FDA DMF药用辅料资质（DMF：35481）。

尊龙凯时 - 人生就是搏!生物的产品与服务，可广泛应用于基因与细胞治疗、细胞外囊泡、疫苗及蛋白产品等生产的上游工艺开发。同时，在再生医学、类器官与食品科技（细胞培养肉等）领域也具有广泛应用前景。

公司拥有5000平米的研发与转化平台，其中包括4000平米的GMP生产平台，1000余平的以3D细胞智造及微组织再生医学治疗产品为核心的CDMO服务平台；新建1200L微载体生产线。相关技术已获得100余项专利成果，30余篇国际期刊报道。核心技术项目已获得多项国家级立项支持与应用。